基于 MBTiles 规范扩展的缓存文件格式说明

Posted 2020-08-03 勇者工作室

MBTiles 是由 MapBox 制定的一种将瓦片地图数据存储到SQLite数据库中并可快速使用，管理和分享的规范。该规范由MapBox制定，详见http://mapbox.com/mbtiles-spec/。

SuperMap iServer为了满足自身应用的需求，不仅支持生成和使用满足MBTiles规范的瓦片地图数据，并且基于原规范对MBTiles中的内容进行了扩展。扩展后的.mbtiles文件支持任意坐标系，支持任意分辨率，支持JPG和PNG混合格式的地图瓦片数据。

扩展后的.mbtiles文件仍然使用元数据表”metadata”和瓦片数据表”tiles”来对瓦片地图数据进行管理。

metadata元数据表采用键值对的形式来存储地图瓦片数据的相关设置，包括两个文本类型的字段”name”和”value”,与MBTiles 1.1规范一致。表结构如图1所示：

图1 元数据表的表结构

元数据表的内容举例如表1所示：

表1 元数据表举例

name value name World type baselayer version 1.1 description World created on 2012-12-17 16:51:22 by SuperMap iServer format PNG bounds -180.0,-90.0,180.0,90.0 axis_origin -180.0,90.0 axis_positive_direction RightDown crs_wkid 4326 crs_wkt GEOGCS["WGS 84", DATUM["WGS_1984", SPHEROID["WGS 84", 6378137, 298.257223563, AUTHORITY["EPSG", "7030"]], AUTHORITY["EPSG", "6326"]], PRIMEM["Greenwich", 0, AUTHORITY["EPSG", "8901"]], UNIT["degree", 0.0174532925199433, AUTHORITY["EPSG", "9122"]], AUTHORITY["EPSG", "4326"]] tile_height 256 tile_width 256 resolutions 78271.516964,529.1666666666666 scales 5.0E-7 map_parameter {"scale":0.00101610071425,"clipRegion":{"center":null,"id":0,"style… compatible false

元数据表的各字段（keys）说明如表2所示：

表2 元数据表各字段描述

字段名称 是否必须 是否 iServer 扩展 说明 name 是 否 地图的英文名称，如果地图名称为中文会自动转换为中文名称的拼音。 type 是 否 地图类型，其值可以是overlay 或 baselayer。 version 是 否 地图瓦片数据的版本，MBTiles 规范的版本是 1.1。 description 是 否 描述信息。 format 是 否 瓦片数据的格式：png、jpg或jpg_png，其中jpg_png是V5缓存支持的混合格式。 bounds 否 否 地图的切图范围，其单位与地图单位保持一致。iServer中bounds的格式为：左,下,右,上，例如：-180,-85,180,85。 axis_origin 否 是 切图原点的位置。 axis_positive_direction 否 是 坐标系中坐标轴的正方向的枚举类型(RightDown, RightUp, LeftDown, LeftUp)，例如：x轴向右y轴向下RightDown。 crs_wkid 否 是 坐标系的EPSG Code（-1000为用户自定义坐标系，0为普通平面坐标系）。 crs_wkt 否 是 用wkt表示的地理坐标系信息。(wkt：由开放地理空间联盟(OGC)制定的一种文本标记语言，详见：http://docs.geotools.org/stable/javadocs/org/opengis/referencing/doc-files/WKT.html) tile_height 否 是 瓦片高度，通常为256。 tile_width 否 是 瓦片宽度，通常为256。 resolutions 否 是 分辨率集合，各级瓦片对应的分辨率。 scales 否 是 各级分辨率对应的比例尺集合。 map_parameter 否 是 地图默认参数的 json 字符串，地图默认参数包含了地图的所有特征信息，如地图的名称 name、地图的比例尺 mapScale等。 compatible 否 是 是否兼容MBTiles规范，仅当wkid字段为3857并且分辨率集合中所有分辨率均属于MBTiles规范分辨率时为true，否则为false。

tiles 瓦片数据表包括所有的瓦片数据和用于定位瓦片数据的一些值。除MBTiles1.1规范的zoom_level, tile_colum, tile_row, tile_data四个字段外，增加了resolution字段，支持任意比例尺、任意分辨率。表结构如图2所示：

图2 瓦片数据表的表结构

瓦片数据的表内容举例如图3：

图3 瓦片数据表的表内容举例

注：当瓦片对应的地面分辨率与表 3 中的地面分辨率无法对应时，zoom_level值为-1。

根据resolution值或对应比例尺读写对应瓦片数据。

表3 MBTiles各显示级别参数列表

显示级别 地图宽高 (像素) 切片数量 地面分辨率(米 / 像素) 地图比例尺(96 dpi) 0 256 1 156543.033928 1:591658710.909131 1 512 4 78271.516964 1:295829355.454566 2 1024 16 39135.758482 1:147914677.727283 3 2048 64 19567.879241 1:73957338.863641 4 4096 256 9783.939621 1:36978669.431821 5 8192 1024 4891.969810 1:18489334.715910 6 16384 4096 2445.984905 1:9244667.357955 7 32768 16384 1222.992453 1:4622333.678978 8 65536 65536 611.496226 1:2311166.839489 9 131072 262144 305.748113 1:1155583.419744 10 262144 1048576 152.874057 1:577791.709872 11 524288 4194304 76.437028 1:288895.854936 12 1048576 16777216 38.218514 1:144447.927468 13 2097152 67108864 19.109257 1:72223.963734 14 4194304 268435456 9.554629 1:36111.981867 15 8388608 1073741824 4.777314 1:18055.990934 16 16777216 4294967296 2.388657 1:9027.995467 17 33554432 17179869184 1.194329 1:4513.997733 18 67108864 68719476736 0.597164 1:2256.998867 19 134217728 274877906944 0.298582 1:1128.499433 20 268435456 1099511627776 0.149291 1:564.249717 21 536870912 4398046511104 0.074646 1:282.124858 22 1073741824 17592186044416 0.037323 1:141.062429

tiles瓦片数据表中resolution存储时保留11位有效数字（四舍五入）。有效数字：从近似数的左边第一个不为0的数字起，到精确到的数为止，所有的数字叫这个近似数的有效数字（0.00123的有效数字是1，2，3，有效位数是3）。示例如表4所示：

   表4 resolution近似值计算示例

resolution实际值 数据库存储的近似值 156543.03392804097 156543.03393 0.00029158412279196264 0.00029158412279 1.19432856695587 1.1943285670

Java中计算resolution的参考代码如下：

public static String getResolutionString(double resolution) {

        int n = (int) Math.log10(resolution);

        int precision = 11;

        if (resolution < 1.0) {

            n--;

        }

        int scale = precision - 1 - n;

        return new BigDecimal(resolution).setScale(scale, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).toString();

    }